Hoạt động Mở đầu (trang 49) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Quan sát hiện tượng tự nhiên sau:
Viên bi rơi từ trên cao (vị trí có năng lượng cao hơn) xuống dưới đất (vị trí có năng lượng thấp hơn) mà không tự lăn theo chiều ngược lại.
Hãy cho biết quá trình trên diễn ra theo xu hướng tạo nên hệ bền hơn (năng lượng thấp hơn) hay kém bền hơn (năng lượng cao hơn)
Trả lời:
Viên bi có xu hướng dịch chuyển từ nơi có năng lượng cao hơn (kém bền) về nơi có năng lượng thấp hơn (bền hơn)
=> Như vậy quá trình trên diễn ra theo xu hướng tạo nên hệ bền hơn (nơi có có năng lượng thấp hơn)
I. Quy tắc octet
Câu hỏi 1 (trang 49) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Cho nguyên tử các nguyên tố sau: Na (Z = 11), Cl (Z = 17), Ne (Z = 10), Ar (Z = 18). Những nguyên tử nào trong các nguyên tử trên có lớp electron ngoài cùng bền vững?
Na (Z = 11): 1s22s22p63s1
Cl (Z = 17): 1s22s22p63s23p5
Ne (Z = 10): 1s22s22p6
Ar (Z = 18): 1s22s22p63s23p6
Nguyên tử Ne (Z = 10) và Ar (Z = 18) có lớp electron ngoài cùng bền vững (lớp electron ngoài cùng đã bão hòa với 8 electron).
II. Vận dụng quy tắc octet trong quá trình hình thành liên kết hóa học của các nguyên tố nhóm A
Câu hỏi 2 (trang 50) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Oxygen có Z = 8, cho biết xu hướng cơ bản của nguyên tử oxygen khi hình thành liên kết hóa học. Hãy vẽ sơ đồ minh họa quá trình đó.
Trả lời:
- Xu hướng cơ bản của nguyên tử oxygen khi hình thành liên kết hóa học là nhận thêm 2 electron để đạt được lớp vỏ có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng.
Luyện tập 1 (trang 50) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Tính phi kim được đặc trưng bằng khả năng nhận electron. Xu hướng cơ bản của nguyên tử O và F trong các phản ứng hóa học là nhường hay nhận bao nhiêu electron
Lời giải:
- Ta có: O và F đều là phi kim => Xu hướng cơ bản của nguyên tử O và F trong phản ứng hóa học là nhận electron
- Cấu hình electron O (Z = 8): 1s22s22p4 => Có 6 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận 2 electron
- Cấu hình electron F (Z = 9): 1s22s22p5 => Có 7 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Xu hướng nhận 1 electron
Luyện tập 2 (trang 51) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Hãy dự đoán xu hướng nhường, nhận electron của mỗi nguyên tử trong từng cặp nguyên tử sau. Vẽ sơ đồ (hoặc viết số electron theo lớp) quá trình các nguyên tử nhường, nhận electron để tạo ion.
a) K (Z = 19) và O (Z = 8)
b) Li (Z = 3) và F (Z = 9)
c) Mg (Z = 12) và P (Z = 15)
Lời giải:
a) K (Z = 19) có cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p64s1. Vậy K có 1 electron lớp vỏ ngoài cùng. Nguyên tử K có xu hướng nhường đi 1 electron để trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là K+.
O (Z = 8) có cấu hình electron là 1s22s22p4. Vậy O có 6 electron lớp vỏ ngoài cùng nên nguyên tử O có xu hướng nhận thêm 2 electron để trở thành ion mang điện tích âm, kí hiệu là O2-
b) Li (Z = 3) có cấu hình electron là: 1s22s1. Vậy Li có 1 electron lớp vỏ ngoài cùng. Nguyên tử Li có xu hướng nhường đi 1 electron để trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là Li+.
F (Z = 9) có cấu hình electron là: 1s22s22p5. Vậy F có 7 electron lớp vỏ ngoài cùng. Nguyên tử F có xu hướng nhận thêm 1 electron để trở thành ion mang điện tích âm, kí hiệu là F-.
c) Mg (Z = 12) có cấu hình electron là: 1s22s22p63s2. Vậy Mg có 2 electron lớp vỏ ngoài cùng. Nguyên tử Mg có xu hướng nhường đi 2 electron để trở thành ion mang điện tích dương, kí hiệu là Mg2+.
P (Z = 15) có cấu hình electron là: 1s22s22p63s23p3. Vậy P có 5 electron lớp vỏ ngoài cùng. Nguyên tử P có xu hướng nhận thêm 3 electron để trở thành ion mang điện tích âm, kí hiệu là P3-.
Luyện tập 3 (trang 51) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Vì sao các nguyên tố thuộc chu kì 2 chỉ có tối đa 8 electron ở lớp ngoài cùng (thỏa mãn quy tắc 8 electron khi tham gia liên kết)?
Lời giải:
- Chu kì 2 có 2 phân lớp đó là: phân lớp s và phân lớp p. Phân lớp s chứa tối đa 2 electron, phân lớp p chứa tối đa 6 electron nên các nguyên tố thuộc chu kì 2 chỉ chứa được tối đa 8 electron.
Bài tập
Bài tập 1 (trang 52) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Nguyên tử nitrogen và nguyên tử nhôm có xu hướng nhận hay nhường lần lượt bao nhiêu electron để đạt được cấu hình electron bền vững?
A. Nhận 3 electron, nhường 3 electron
B. Nhận 5 electron, nhường 5 electron
C. Nhường 3 electron, nhận 3 electron
D. Nhường 5 electron, nhận 5 electron
Đáp án: A. Nhận 3 electron, nhường 3 electron
Giải thích:
- Cấu hình nguyên tử nitrogen (Z = 7): 1s22s22p3
=> Có 5 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Có xu hướng nhận thêm 3 electron để đạt cấu hình electron khí hiếm
- Cấu hình nguyên tử nhôm (Z = 13): 1s22s22p63s23p1
=> Có 3 electron ở lớp vỏ ngoài cùng => Có xu hướng nhường đi 3 electron để đạt cấu hình electron khí hiếm
Bài tập 2 (trang 52) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Nguyên tử nguyên tố nào sau đây có xu hướng nhường đi 1 electron khi hình thành liên kết hóa học?
A. Boron
B. Potassium
C. Helium
D. Fluorine.
Đáp án B. Potassium
Giải thích:
A. Boron (Z = 5): 1s22s22p1
Boron có 3 electron lớp ngoài cùng, là phi kim (trường hợp đặc biệt) nên không nhường electron.
B. Potassium (Z = 19): 1s22s22p63s23p64s1
Potassium có 1 electron lớp ngoài cùng nên có xu hướng nhường đi 1 electron này khi hình thành liên kết hóa học.
C. Helium (Z = 2): 1s2
Helium đã có cấu hình electron bền vững nên không nhường hoặc nhận electron.
D. Fluorine (Z = 9): 1s22s22p5
Fluorine có 7 electron lớp ngoài cùng nên có xu hướng nhận thêm 1 electron khi hình thành liên kết hóa học.
Bài tập 3 (trang 52) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Xu hướng tạo lớp vỏ bền vững hơn của các nguyên tử thể hiện như thế nào trong các trường hợp sau đây?
a) Kim loại điển hình tác dụng với phi kim điển hình
b) Phi kim tác dụng với phi kim
Lời giải:
a) Phi kim sẽ lấy electron của kim loại để cả phi kim và kim loại đạt cấu hình electron bền vững của khí hiếm.
b) Cả 2 phi kim sẽ bỏ ra electron để góp chung.
Bài tập 4 (trang 52) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Ở dạng đơn chất, sodium (Na) và chlorine (Cl) rất dễ tham gia các phản ứng hóa học, nhưng muối ăn được tạo nên từ hai nguyên tố này lại không dễ dàng tham gia các phản ứng mà có sự nhường hoặc nhận electron. Giải thích
Lời giải:
- Cấu hình electron Na (Z = 11): 1s22s22p63s1 => Có 1 electron ở lớp ngoài cùng
=> Xu hướng cho đi 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững
=> Dễ dàng tham gia phản ứng hóa học
- Cấu hình electron của Cl (Z = 17): 1s22s22p63s23p5 => Có 7 electron ở lớp ngoài cùng
=> Xu hướng nhận thêm 1 electron để đạt cấu hình electron bền vững
=> Dễ dàng tham gia phản ứng hóa học
- NaCl: Được tạo bởi 2 nguyên tố là Na và Cl. Trong hợp chất này Na sẽ nhường 1 electron và Cl sẽ nhận 1 electron của Na để đạt cấu hình có 8 electron ở lớp vỏ ngoài cùng
=> Cả 2 nguyên tử đều đạt cấu hình electron bền vững
=> NaCl khó tham gia các phản ứng mà có sự nhường hoặc nhận elecrton
Bài tập 5 (trang 52) SGK Hóa 10 Cánh diều Bài 9: Cho một số hydrocarbon sau: H-C≡C-H, H2C=CH2 và H3C-CH3.
a) Những nguyên tử H và C nào trong các hydrocarbon trên thỏa mãn quy tắc octet?
Biết rằng mỗi gạch (-) trong các công thức trên biểu diễn hai electron hóa trị chung.
b) Một phân tử hydrocarbon có ba nguyên tử C và x nguyên tử H. Giá trị x lớn nhất có thể là bao nhiêu?
Lời giải:
a) Ta có, mỗi gạch trong các công thức H-C≡C-H, H2C=CH2 và H3C-CH3 biểu diễn hai electron hóa trị chung, do đó mỗi C đã đủ 8 electron ở lớp ngoài cùng; mỗi H đã đủ 2 electron ở lớp ngoài cùng (thõa mãn quy tắc octet).
b) Một phân tử hydrocarbon có ba nguyên tử C và x nguyên tử H.
Phân tử hydrocarbon có dạng: C3Hx
- Số các nguyên tử có hoá trị ≥ 2 là 3 (tức 3 C) ⇒ tổng số electron hoá trị là 3.4 = 12.
- Tổng số liên kết đơn giữa các nguyên tử có hoá trị ≥ 2 là: 3 – 1 = 2 ⇒ tổng số electron tham gia tạo liên kết là 2.2 = 4.
- Số H tối đa: x = 12 – 4 = 8.